5.1.3. Характеристики вентильных генераторов
Характеристики вентильных генераторов имеют некоторые особенности: наличие выпрямителя, соответствующий подбор обмоточных данных, обеспе-чивающих минимальную частоту вращения, при которой в режиме холостого хода выпрямленное напряжение достигает номинального значения, и само-ограничение тока отдаваемого генератором.
Характеристики холостого хода вентильного генератора представляют собой зависимость выпрямленного напряжения от силы тока возбуждения Еd = f (Iвз) при nрт = const и Id = 0 (Rнг =).
Рис.11. Характеристики холостого хода вентильного генератора
Характеристики холостого хода вентильного генератора получают при неза-висимом возбуждении. Семейство характеристик холостого, хода вентильного генератора приведено на рис.11. Внешние характеристики вентильного генератора (рис.12) при работе гене-ратора в условиях независимого возбуждения (напряжение Uвз, соответствует номинальному напряжению генератора) представляют собой зависимость вы-прямленного напряжения от силы тока нагрузки Ud = f (Id) при nртm = const, Uвз = Ud = const и сопротивлении возбуждения Rвз = const. При увеличении на-грузки выпрямленное напряжение падает под действием реакции якоря, падения напряжения в цепи якоря и в выпрямителе. Падение напряжения в выпрямителе невелико, падение напряжения в обмотках якоря значительно и зависит от частоты вращения ротора.
Полное сопротивление фазы обмотки статора
Zф= R2ф+Х2 = R2ф+(2рnртL1 /60)2 .
где Rф — активное сопротивление фазы; X - синхронное индуктивное сопротив-ление фазы, равное 2fL1 = 2(рnрт/60) L1, L1 - индуктивность фазы.
Рис.12. Внешние характеристики вентильного генератора
Величина Zф зависит от частоты nрт, поэтому с ее повышением крутизны спада
напряжения Ud увеличивается. На характеристике отмечают значения
Id max - максимальное значение выпрямленного тока при nрт mах и Ud = Udн ; Idl , Id2 , Id3 , выпрямленный ток короткого замыкания соответственно при частоте враще-ния nрт х , nрт р , nрт mах .
В вентильных генераторах с самоограничением силы выпрямленного тока, ток короткого замыкания (на больших частотах рабочего диапазона) близок к максимальной силе выпрямленной тока Id шах при номинальном выпрямленном напряжении Udн .
Токоскоростная характеристика (ТСХ) вентильного генератора Id = f (nрт) при Ud = Udн и Iвз = const (рис.13) может быть определена при независимом
возбуждении, самовозбуждении (регулятор напряжения отключен) и работе с регулятором напряжения. Она может быть построена и по внешним характе-ристикам.
В значительном диапазоне частоты вращения ротора сила тока возрастает медленно, и при максимальной частоте вращения она не превышает заданного максимального значения, т.е. генератор приобрел свойство самоограничения силы тока. В этих случаях ограничитель силы тока не требуется. ТСХ такого генератора с достаточной степенью точности аппроксимируется уравнением
nрт.х- nрт
n рт
Id = Id шах (1-e ) при n nрт.x.
Для генераторов с самоограничением номинальная мощность и номинальная сила тока - условные значения - указаны на генераторе. Обычно указывается зна-чение максимально выпрямленной мощности или максимально выпрямленной силы тока при частоте 5000 мин -1.
Рис.13. Токоскоростная характеристика вентильного генератора
Расчетные мощность Pdp , сила тока Idр , частота вращения nрт. р соответствуют ре- жиму, в котором отношение выпрямленной мощности к частоте вращения Pd / nрт максимально (режим максимального нагрева генератора). Расчетная точка на ТСХ характеризуется значениями Idp и nрт. р.
Положим, что ТСХ выражается экспоненциальной зависимостью выпрям-ленного тока от оборотов, тогда расчетные значения можно определить, если из начала координат провести касательную к ТСХ Id = f(nрт). Точка касания опре-деляет расчетные величины Idp и nрт. р.
Рис. 14. Электрическая схема генераторной установки 37.3701:
”Б”, ”В”, ”М”, ”Ш” – выводы регулятора выходного напряжения Ud генераторной установки.
Регулировочно-скоростные характеристики вентильного генератора Iвз = f(nрт) при Ud = Udн и Id = const аналогичны характеристикам генератора постоянного тока. Однако кратность регулирования силы тока возбуждения у вентильных
генераторов больше, что связано с более глубоким насыщением магнитной цепи, обеспечивающим получение необходимой ТСХ. Значительно шире и диапазон ре-гулирования.